DE3604013A1 - Flaechige, korrosionsbestaendige apparateteile - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft flächige, korrosionsbeständige
Apparateteile, insbesondere Kolonnenböden, mit großer
Formstabilität unter thermischen und mechanischen Wechselbeanspruchungen,
bestehend aus einem mehrschichtigen Aufbau
aus Polymeren.
Bisher wurden im Apparatebau bei Bauteilen, die stark
wechselnden Temperaturen und/oder aggressiven Medien ausgesetzt
sind, hochwertige Metalle wie Zirkonium, Tantal,
Hastelloy eingesetzt. Diese Werkstoffe haben den Nachteil,
daß sie sehr teuer sind und trotzdem in bestimmten Einsatzfällen
einer Korrosion unterliegen.
Bekannt sind auch Bauteile aus Glas oder Graphit. Diese
besitzen zwar eine gute Korrosionsbeständigkeit. Da bei
diesen Werkstoffen die Biegefestigkeit bei dynamischer Beanspruchung
und die Stoßfestigkeit gering sind, können nur
Teile mit verhältnismäßig kleinen Abmessungen in der Praxis
eingesetzt werden, wodurch eine wirtschaftliche Nutzung in
Produktionsanlagen nicht möglich ist.
Weiter werden massive Kunststoffe im Apparatebau eingesetzt,
die je nach Einsatzprodukt zu Korrosion neigen können und
oft eine geringe Formstabilität bei wechselnden Temperaturbeanspruchungen
aufweisen.
Schließlich gibt es kunststoffplattierte Metallkonstruktionen,
bei denen infolge unterschiedlicher Wärmeausdehnungskoeffizienten
durch thermische und mechanische Wechselbeanspruchung
Ablöseerscheinungen, Risse bzw. Unterschichtkorrosionen auftreten
können.
Aufgabe der Erfindung ist es, korrosionsbeständige Apparatebauteile
zu finden, die bei hoher thermischer und mechanischer
Wechselbeanspruchung ihre Formstabilität - insbesondere Ebenheit
- beibehalten und deren Abmessung im Durchmesser bzw.
Kantenlänge ≦λτ 0,6 m, insbesondere ≦λτ 1,0 m, bei einem Verhältnis
Länge/Wanddicke von 20 bis 40 sind.
Die Aufgabe wurde erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß als
mehrschichtiger Aufbau ein tragender, stabiler Kern aus
glasfaserverstärktem Kunststoff allseitig mit einem Mantel
aus thermisch und/oder chemisch beständigen Polymeren fest
verbunden ist.
Durch intensiven Verbund von stabilem Kern und korrosionsbeständigem
Mantel entsteht ein System, das infolge Nutzung
jeweils der optimalen Funktionen der einzelnen Schichten
sich neben der chemischen und thermischen Beständigkeit
vor allem durch hohe Formstabilität auszeichnet.
Es ist also erstmals möglich, Kolonnenböden aus Kunststoffen
für hohe thermische und chemische Belastung mit einem Durchmesser
größer als 1 m herzustellen, wobei die Durchbiegung
kleiner als 1 mm/1 m bei Temperaturen von über 100°C und
Belastung von 50 kg ist. Hierdurch können auch bei aggressiven
Medien anstelle der Füllkörperkolonnen in Zukunft Glockenbodenkolonnen
eingesetzt werden, die sich durch wesentlich höhere
Belastung - und Konzentrationsbandbreiten - auszeichnen.
Als Verstärkung für den Kern haben sich Glasfasern oder
Kohlenstoffasern bewährt, wobei der Gehalt an Verstärkungsfasern
zwischen 50% und 70% liegen sollte. Der Kunststoff
kann aus Epoxid-, Furan- oder Phenolharz bestehen. Diese
Kunststoffe haben ihrerseits eine deutlich bessere chemische
Beständigkeit als z. B. tragende Konstruktionen aus Stahl,
wodurch die Notlaufeigenschaften deutlich verbessert werden.
Der Kern kann aus einer vorgepreßten Platte bestehen oder
gemeinsam mit einer Deckschicht direkt in einer Form naßgepreßt
werden.
Es hat sich gezeigt, daß ein Mantel schon bei geringen Stärken
(3, 4, 5 mm) eine Diffusion von aggressiven Medien verhindert,
so daß eine Zerstörung des darunterliegenden Harzes nicht eintritt.
Die Einsatzbreite des Mantelwerkstoffes kann durch
Hinzufügen von elektrisch leitfähigen Füllstoffen noch verbessert
werden. Als polymere Werkstoffe sind zu nennen: Thermoplaste,
Duroplaste, Elastomere und Gummi. Diese Werkstoffe
werden in Form von geschweißten Tafeln aufgeklebt oder durch
Laminieren, durch Spritzen oder andere Beschichtungsverfahren
auf den Kern aufgetragen.
Die Verbindung zwischen Deckschicht und tragendem Kern erfolgt
entweder über ein mit Haftharz getränktes Feingewebe
oder direkt über den Deckschichtwerkstoff.
Ein Beispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt
und wird im folgenden näher beschrieben.
Es zeigen:
Fig. 1: Draufsicht auf Glockenboden
Fig. 2: Schnitt durch Glockenboden
In Fig. 1 und 2 ist ein Glockenboden 1 eines Destillierturmes
(nicht gezeichnet) dargestellt, der aus einem kreisförmigen
Kern 2 mit einer Stärke von 24 mm aus Glasfaser verstärktem
Kunststoff besteht und mit einer Anzahl Bohrungen 3
für die Glocken bzw. einem größeren Durchgang 4 für den Ablauf
versehen ist. Die Oberfläche des Glockenbodens 1 einschließlich
der senkrechten Wandungen ist über ein harzgetränktes
Netzwerk 5 aus Feingewebe mit Platten 6 aus elektrisch
leitfähigem PVDF als Mantel 7 eingekleidet, die an
den Stoßstellen 8 dicht miteinander verschweißt sind. Die
Überlaufwehre 9 bestehen ebenfalls aus PVDF. Die übereinander
im Destillierturm angeordneten Glockenböden 1 stützen
sich aufeinander durch Distanzstücke 10 ab.
Claims (6)
1. Flächige, korrosionsbeständige Apparateteile, insbesondere Kolonnenböden,
mit großer Formstabilität unter thermischen
und mechanischen Wechselbeanspruchungen, bestehend aus
einem mehrschichtigen Aufbau aus Polymeren, dadurch gekennzeichnet,
daß als mehrschichtiger Aufbau (1) ein tragender,
stabiler Kern (2) aus glasfaserverstärktem Kunststoff
allseitig mit einem Mantel (7) aus thermisch und/
oder chemisch beständigen Polymeren fest verbunden ist.
2. Flächige, korrosionsbeständige Apparateteile nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß Kern (2) und Mantel (7) über ein mit
Kunstharz versehendes Netzwerk (5) verbunden sind.
3. Flächige, korrosionsbeständige Apparateteile nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß der verstärkte Kunststoff aus einem
Epoxid-Harz mit Glasfaser (EP-GF) besteht.
4. Flächige, korrosionsbeständige Apparateteile nach Anspruch 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet, daß der Mantel (7) mit einer Stärke
von mindestens 3 mm aus einem Polyvinyliden-Fluorid (PVDF) besteht.
5. Flächige, korrosionsbeständige Apparateteile nach Anspruch 4, dadurch
gekennzeichnet, daß der Mantel (7) elektrisch leitfähig ist.
6. Flächige, korrosionsbeständige Apparateteile nach Anspruch 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet, daß das Netzwerk (5) aus einem
synthetischen Feingewebe in einem Epoxid-Harz eingebettet
ist.
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